如何将多维 C 数组传递给函数？

Question

我正在学习C语言和指针，在大学课程中，我认为我对这个概念有了相当好的掌握，但是我对多维数组和指针之间的相似性感到困惑。

我以为所有的数组（甚至是多维数组）都被存储在连续的内存中，所以你可以安全地将它转换为一个int*（假设给定的数组是int[]）。然而，我的教授说定义中星号的数量取决于数组的维数。因此，int[]将变成int*，int[][]将变成int**等。

于是我写了一个小程序来测试这个问题：

void foo(int** ptr)
{    
}

void bar(int* ptr)
{    
}

int main()
{
    int arr[3][4];

    foo(arr);
    bar(arr);
}

出乎意料的是，编译器在 两个 函数调用上都发出了警告。

main.c:22:9: warning: incompatible pointer types passing 'int [3][4]' to parameter of type
      'int **' [-Wincompatible-pointer-types]
    foo(arr);
        ^~~
main.c:8:16: note: passing argument to parameter 'ptr' here
void foo(int** ptr)
         ^
main.c:23:9: warning: incompatible pointer types passing 'int [3][4]' to parameter of type
      'int *' [-Wincompatible-pointer-types]
    bar(arr);
        ^~~
main.c:13:15: note: passing argument to parameter 'ptr' here
void bar(int* ptr)
         ^
2 warnings generated.

这是怎么回事？你是如何更改函数调用，使其中一个接受数组的？

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我的原问题被标记为重复，由于我无法弄清楚如何删除重复项，所以我再次提问。

编辑：这与如何将多维数组传递给C和C++中的函数不同，因为我正在询问如何更改函数调用本身，而不是函数签名。我知道其中一个函数是正确的，但我不确定哪一个或者如何调用它。

编辑2：这是我的原始问题的重复，但原始问题被错误地标记为重复，并且无法得到答案，因此我重新提出了这个问题。

- Dovahkiin

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您需要编辑旧问题，将其清楚地说明不是重复问题（包括链接您参考的帖子），然后等待获得足够的重新开放投票来删除重复关闭。您不应该重新发布重复的问题。[Help]页面提供了更多关于如果您的问题被关闭应该做什么的信息；它在“提问”部分中。 - Ken White

这部分是您链接的问题的部分重复。数组的数组与指向指针的指针不同。请参见例如我之前的这个答案以了解原因。 - Some programmer dude

下次你的问题被关闭并想要重新开启时，请不要接受任何答案。如果你接受了答案，就意味着你对它感到满意，因此没有理由重新开启它。 - Fabio says Reinstate Monica

Answer 1

然而，我的教授说定义中星号的数量取决于数组中维度的数量。因此，一个int[]将变成int*，int[][]将变成int**等。

我真的，非常地希望你误解了他的意思，因为那是不正确的。

除非它是sizeof或一元&运算符的操作数，或者是用于声明中初始化字符数组的字符串文字，否则类型为“T的N个元素的数组”的表达式将被转换（“衰减”）为类型为“指向T的指针”的表达式，并且表达式的值将是数组的第一个元素的地址。如果T是一个数组类型，你会得到一个指向数组的指针，而不是指向指针的指针。

通过一些例子来说明：

int arr[10];
...
foo( arr, 10 ); // need to pass number of rows as a separate parameter

在调用 foo 函数时，表达式 arr 的类型为 "10个元素的int数组"。由于它不是 sizeof 或一元 & 运算符的操作数，所以它会"衰减"为类型 int *，并且表达式的值将是第一个元素的地址。因此，foo 函数的原型应该是：

void foo( int *arr, size_t rows ); // or int arr[]; it means the same thing in this context

注意，这与表达式&arr[0]的结果相同。 arr[0]是一个int对象，因此&arr[0]给出了一个int *。 换句话说，arr == &arr[0]。

到目前为止一切都很好。现在让我们看一个二维数组：

int arr[10][20];
...
foo( arr, 10 );

在这种情况下，表达式arr的类型为“10个元素的数组，每个元素是20个元素的int数组”，它“衰减”成为一个类型为“指向20个元素的int数组”的表达式；因此，foo的原型变为：

void foo( int (*arr)[20], size_t rows ); // or int arr[][20]

记得前面有一部分说到“除非它是一元 & 运算符的操作数”，如果我们写成 &arr[0]，那么arr[0] 的类型为“20个 int 元素的数组”，但是它不会自动退化为指针。因此，我们得到的表达式类型是int (*)[20]而不是int **。因此，arr == &arr[0]。

现在让我们看一个三维数组：

int arr[10][20][30];
...
foo( arr, 10 );

这次，表达式 arr 的类型为“包含10个 20元素数组的30元素数组的数组”。这一次，它“衰变”成了类型为“指向 20元素数组的30元素数组的指针”的表达式，并且原型现在变成了：

void foo( int (*arr)[20][30], size_t rows ); // or int arr[][20][30]

再一次地，arr[0] 是一个数组类型，因此表达式 &arr[0] 给出了类型 int (*)[20][30]；同样，arr == &arr[0]。

更高维数组的模式从这里开始变得清晰。

现在，这带来了一个小问题。指向 N 元素数组的指针是一种不同于指向 M 元素数组的指针的类型，其中 N != M。如果你的函数原型是

void foo( int (*)[20], size_t rows );

那么它只能使用具有Nx20数组的数组指针；您不能将其传递给具有不同外部维度的数组指针：

void foo( int (*ap)[20], size_t rows );
...
int arr1[10][20];
int arr2[20][20];
int arr3[20][30];

foo( arr1, 10 ); // okay
foo( arr2, 20 ); // okay
foo( arr3, 20 ); // not okay - arr3 has type int (*)[30], which is not *compatible* 
                 // with int (*)[20]

编辑

如果一个函数需要一个 int * 类型的参数，而你有一个多维数组，你需要显式地传递一个指向第一个元素的指针：

void foo( int *, size_t size );
...
int arr2[10][20];
int arr3[20][10][5];

foo( &arr2[0][0], sizeof arr2 / sizeof arr2[0][0] );
foo( &arr3[0][0][0], sizeof arr3 / sizeof arr3[0][0][0] );

- John Bode

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很不幸，我特别记得他说过指针定义中维度的数量就是星号的数量。不过还是非常感谢你的详细解释，现在我明白多了，点赞+1。 - Dovahkiin

Answer 2

仔细检查数据类型，你就能搞定。

对于函数 void bar(int* ptr) {... 它期望一个 int *，你必须传递一个。类似这样的：

 bar (&(arr[0][0]));

会做。

话虽如此，一般来说，数组并不等同于指针。在大多数情况下，数组会衰变为指向数组第一个元素的指针，但是数据类型应该相同（或至少是兼容的）。

- Sourav Ghosh

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哦哦哦...这就有意义了。所以期望一个 int** 的那个是不正确的？ - Dovahkiin

@Dovahkiin 再次确认一下，你是要传递一个 int ** 吗？还是 int (*)[4]？ - Sourav Ghosh

我猜不是...所以我的教授错了？ - Dovahkiin

@Dovahkiin 详细说明一下，指向指针的int和指向包含4个int的数组的指针...应该有一些区别，不是吗？ - Sourav Ghosh

@Dovahkiin 也可以看看这个 - Sourav Ghosh

Answer 3

假设，a = [1,2,3]

在这里，a是指向数组第一个元素的指针。

*a = 1 , *(a+1) = 2, *(a+2) = 3.

现在，如果a是一个多维数组，比如a[3][4]

*a = a[0][0] , *(a+1) = a[1][0], *(a+2) = a[2][0]

*(*a + 1) = a[0][1], *(*a + 2) = a[0][2]

*(*(a+1) + 1) = a[1][1], *(*(a+1) + 2) = a[1][2]

*(*(a+2) + 1) = a[1][1], *(*(a+2) + 2) = a[1][2]

*a + 任意数字可以改变行，但是*(*a + 任意数字)可以改变列。

在函数中，你只需要传递数组的指针，也就是a。

因此，

void bar(*a){
#access elements like told above.
}

双指针 **b，它意味着它指向另一个指针，也就是说，如果

*b = a

代码相关内容：

b的值是a的地址，即*b和a具有相同的值。 但是**b指向a指向的位置。

这意味着**b和*a具有相同的值。

- Luv33preet